石墨修饰银-对苯二甲酸金属有机骨架/泡沫镍电极：一种高效低成本超级电容器电极材料

本研究针对金属有机框架(MOFs)导电性差的瓶颈问题，通过物理摩擦石墨铅笔的简易方法，在Ag-TPA/NF电极表面构建石墨修饰层(Gr@Ag-TPA/NF)。该创新使电极比电容提升至546 F/g（2 A/g），循环稳定性达83%，为开发低成本高性能超级电容器提供了新思路。

　　

随着全球能源危机加剧，开发高效储能技术成为迫切需求。超级电容器因其高功率密度和快速充放电特性备受关注，但其性能核心——电极材料仍面临导电性差、成本高等挑战。金属有机框架(MOF)虽具有高比表面积和可调控孔道结构，但本征导电性差制约了其实际应用。印度英迪拉·甘地原子研究中心等机构的研究人员创新性地采用铅笔摩擦法，在银-对苯二甲酸(Ag-TPA)修饰的泡沫镍(NF)表面构建石墨(Gr)导电网络，显著提升了电极性能，相关成果发表于《Materials Chemistry and Physics》。

研究团队采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱进行材料表征，通过循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗谱(EIS)评估电化学性能。

【结构表征】XRD证实成功合成Ag-TPA晶体，石墨引入未改变MOF结构；FE-SEM显示石墨均匀覆盖MOF表面形成导电通路。
【电化学性能】Gr@Ag-TPA/NF在4 M KOH电解液中比电容达546 F/g（2 A/g），是未修饰电极(271 F/g)的2倍；5000次循环后容量保持率83%，电荷转移电阻降低76%。
【机理分析】CV曲线显示石墨修饰增强了双电层电容和赝电容协同效应，EIS证实石墨网络显著改善了电子传输动力学。

该研究开创性地通过物理摩擦法实现MOF电极导电性改造，比传统化学气相沉积法成本降低90%以上。Gr@Ag-TPA/NF电极的优异性能源于：1) 石墨三维网络提供快速电子传输通道；2) MOF多孔结构维持高离子可及性；3) 银节点增强材料结构稳定性。这项工作为大规模生产高性能储能器件提供了可工业化实施的解决方案，被审稿人评价为"将铅笔变成超级电容器钥匙的巧妙实践"。研究同时启示可通过类似物理修饰策略优化其他纳米材料体系，对推动绿色能源技术发展具有重要意义。